全國中小學科展

高中組

熱水感測器

本組實驗主要是為了防止水溫過熱,避免人碰觸時感到不適或受傷。除了有提醒功能以外,我們將這整套電子運作放進擁有浮力的玩具裡,讓它能夠漂浮在水面上以利偵測目前水溫,也能讓整組電路與水隔離,防止漏電的情形發生。 原本再簡單不過的塑膠玩具,經過結合感測器之後,添加新的功能。使用的時候還能增添樂趣,一舉多得。

髮「濾」零漏洞-利用環保素材製作排水孔蓋且量身訂作快速清理毛髮之機制

一、利用空寶特瓶底部約2公分製作立式排水孔蓋,直徑大小吻合傳統之排水孔蓋。 二、藉由橡皮筋旋轉產生扭力的物理現象增加與毛髮之間的摩擦力,搭配我們設計的環保排水孔蓋,進而達到迅速清除毛髮之目的。 三、藉由魔鬼氈之特殊設計,鉤狀一面可以輕易勾住毛髮,再利用水的吸附力,可以輕易將立式排水孔蓋周圍的一綹毛髮輕易清除。

節能LED日光燈360度高效率燈具

在一間昏昏暗暗又照射不到任何陽光的工具室,一定需要有足夠亮度才能照亮整個工具室,目前傳統日光燈耗電特別的恐怖,而工具室會有很多箱子推疊在一起,所以光源也會被阻擋,如果把傳統日光燈的燈管改成LED日光燈,可以把耗電量降到相當的低,但現行的LED日光燈光源具方向性,而如何解決光源被箱子阻擋住的問題,可以把LED日光燈的燈管加上一個馬達來讓燈管可以360度調整角度,這樣就可以避免箱子的後方沒有光源,也可以順利地找到想要找的小零件、工具。

水滴~來不來電?

本研究旨在探討「水滴的帶電程度」,利用攝影機拍攝水滴受靜電棒作用後的現象,搭配Tracker電腦軟體,觀察「各種水滴」受「不同靜電力」的影響所產生「偏移」、「裂解」、「單位水滴質量的電量負載(q/m)」...等結果有何差異。研究結果發現:(一)水滴的確會帶電,並可繞轉或吸附靜電棒;(二)水滴受靜電作用後會在針尖發生裂解,裂解後的小水滴極限質量為0.00085(克);(三)從水滴的軌跡可得知(加)速度,透過x-t、v-t與a-t圖,可推知水滴裂解瞬間的(加)速度、重力與靜電力間的關係,進而估算「q/m」,分析水滴的帶電程度;(四)改變水滴的類型並重複實驗可知:鹽水的偏移量、帶電量、荷質比最大,而酒精最小;因此,帶電離子與氫鍵可能影響水滴的帶電程度。

「熱」在其中

本創作最初發想在於思考如何節省熱水器之水量與瓦斯費,若可在極短時間內將水加熱,就可節省相當多的水費及瓦斯費。我們想到發動柴油引擎須以預熱塞加熱,而且在2秒內即可加熱到四百度,因此嘗試將其引進到本創作之中。 「熱在其中」應用柴油引擎之預熱塞,可讓冷水在5秒內以180瓦功率變成溫水,而以540瓦功率變熱水。本創作可於外出旅遊時,接上汽車電瓶充當飲水機或熱水機,可享受泡麵或洗熱水的樂趣;在家亦可接110V電源使用,連續使用2小時僅消耗一度電,所以本創作是一創新節能的發明,對環保綠能與生活便利應有相當程度的貢獻。 本產品最主要優點在於費用低、材料取得容易,使產品的可接受度提高。我們期待此創作可對環保節能做出極大的貢獻。

牛糞產氫

芽孢桿菌是一種厭氧桿菌,本研究取出牛糞裡的芽孢桿菌,並在厭氧的環境下由其發酵產生氫。在實驗過程中探討pH值及溫度變化的最佳條件,以提高產氫的效率。所產生的氫氣則透過質子交換膜製做成電池,使其發電並測量電功率,使我們的燃料電池經濟又環保。

滾球不生苔

球在平面上滾動時會受到摩擦力,但若球的運動為純滾動,那麼摩擦力在力的方向上因為沒有位移而不做功,理論上會無窮止盡地滾下去,然而,實際上在球滾動一段有限的距離後便會停下來,為什麼呢?因為球滾動時會因為重力及慣性擠壓而變形,因此不斷地失去力學能而終究停下來。在高二物理學習碰撞課程中,學習到恢復係數e可以用來描述碰撞擠壓恢復過程的能量損耗,因此我們想探討球在不同飽和程度的恢復係數e,對於滾動距離L的影響。

n組平行線定理

本文從原始的題目「三組平行線定理及其一個猜想」出發,我們猜想n組平行線也會有類似的定理。 於是試著將n組(n≥3)平行線:a11//a12, a21//a22, a31//a32,……, a(n-1)1//a(n-1)2, an1//an2,表示成n×2階的矩陣: [a11 a12 a21 a22 a31 a32….. a(n-1)1 a(n-1)2 an1 an2] 我們令A1=(a11,a22),A2=(a21,a32),A3=(a31,a42),……,An-1=(a(n-1)1,an2),An=(an1,a12),再令A'1=(a12,a21),A'2=(a22,a31),A'3=(a32,a41),……,A'n-1=(a(n-1)2,an1),A'n=(an2,a11)。 設n邊形有號面積為SA1A2A3......An-1An,另一個n邊形有號面積為SA'1A'2A'3......A'n-1A'n ,則利用平行線的斜率相等和n邊形有號面積的行列式表示法:S=1/2Σ|Xk Xk+1 Yk Yk+1| ,可推得SA1A2A3......An-1An=SA'1A'2A'3......A'n-1A'n。若A1,A2, A3, ....., An-1, An n點共線,則SA'1A'2A'3.....A'n-1A'n=0,但A'1,A'2, A'3, ....., A'n-1, A'n n點不一定共線。

有沒有這麼「極」

極性的液體在電場中會偏折,而本實驗發現非極性的液體在電場中也會偏折。我們發現偏折現象為靜電感應所致,並非摩擦起電或感應起電。在非極性液體當中,被極化的程度是影響偏折的主要因素,而我們發現被極化的程度與液體分子的電子總數呈正相關。在極性液體中,除了分子的極性大小會影響液體的偏折之外,被極化的程度也是重要的因素。而水、乙二醇與丙三醇這類的物質中,因分子間氫鍵個數較多,造成液體在電場中較不易被靜電感應,故偏折較小。

無「鎖」不在-最少監視點

我們設定一監視器能有限制的監視其周圍各兩點,稱為直線-距離-2之控制集。接著以座標方式將問題數學模型化,推得m×n點陣與m×n×k點陣之最少監視點數的範圍;在m×n點陣中,我們以6×6點陣為一單位循環點陣,導出m×n點陣之監視點數位置與公式,再以數學程式檢驗監視點數之值是否符合我們所推導出之上、下界,最後在m×n×k點陣中,以矩陣表示監視點設置之位置,並以M7×7×7為循環單位對應矩陣,導出使m×n×k點陣監視點數足夠小之公式。